张华
国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心
摘要：根据叉车发动机和液压变矩器参数进行匹配计算，建立了基于速度和加速度的基本动态变化规律。并以油泵压力为修正参数，建立了不同的负荷变化规律；在坡道条件下，采用模糊校正策略对位移规则输出的理论挡板进行修正，并在实际车辆试验中验证了控制方法的正确性。试验结果表明，基于油泵的改进策略可以在负载增加时，将移动点的速度延迟2 ～ 5km/h，使车辆获得最佳的动态性能。在坡道上总是使用一档前进，防止叉车后溜。本研究丰富了叉车控制理论，并提出了一种实用的控制方法。
关键词：叉车自动变速器；控制系统；设计
1前言
叉车的自动变速器技术对降低驾驶员的工作程度、提高车辆的动力性、降低油耗具有重要意义。在国内外，叉车传动技术在传动系统中采用多位置传动，结合先进的控制技术，降低了驾驶员的劳动强度。目前采用自动变速箱叉车较多，如重载的合力25吨叉车APC70自动变速箱控制器，用于控制发动机转速，坡度使用按钮强行发出降档信号。然而，对于叉车的自动变速器技术研究较少，在装载机和工程车辆上进行了大量的研究。工程车辆自动变速器的研究包括：基于实时状态智能变频调速的技术研究，基于节流阀开度、泵压和三参数的速度进行研究；吉林大学工程车辆模糊自动传动策略研究，根据工程车辆在不同工况下的性能和燃油经济性要求，建立了基于模糊控制的智能模糊控制策略；本文介绍了基于模糊控制的模糊控制策略，并在实时参数的基础上引入模糊控制策略，以降低油耗，提高装载机的效率。虽然从控制角度变换过程中进行研究，采用模糊控制方法来改进位移控制策略，但对叉车坡道工况的智能控制，也没有在真正的汽车试验中进行。
2动力性换挡规律
2.1最佳动力性换挡规律
为了解决叉车自动控制技术的问题，本文以10吨叉车为对象，为了获得良好的动力性能、基本的换挡规律，对泵的压力进行校正，对负载移动点进行改变；在坡道条件下，采用模糊校正策略对理论位置进行修正，使挡的位置保持1挡。最后，利用dSPACE仿真控制器完成了叉车自动变速器控制系统的快速原型测试。最优动态移位规则是基于发动机和液力变矩器的组合输出特性来计算相应的驱动力。通过图解法，当两个驱动力相等时，对应的速度是挡板的最佳动态位移点。
2.2修正换挡曲线
工作油泵的压力变化可以反映负荷的变化。因此，本文介绍了油泵压力的变化曲线。当负载为空时，油泵的压力约为2MPa。当满载时大约是20MPa。根据油泵的压力p，叉车分为空载、半负荷和满载三种工况。随着负载的增加，应延迟换挡装置，延长叉车在高转矩下移动的时间，从而达到更好的动态性能。1）当小于或等于15p或大于5MPa时，叉车处于空载状态，根据基本移位规则换档；2）当大于15小于20P时，从修改后的曲线的规律可以得到：随着负载的增加，移动速度延迟2 ～ 5公里/小时，这可以使车辆重载，长时间抵挡运行，增加了车辆驱动力作用的时间。
3自动变速器控制系统模型
自动变速器的工作原理是根据当前车辆运行状态信息判断，如果满足换挡的要求，然后发送位移执行器信号，执行机构运动实现相应的自动换挡。
3.1基本换挡控制模块
基本的换挡控制模块是基于叉车的实际运动状态。通过TCU变换杆对TCU发出信号到切换杆，识别信号电流运行状态（正齿轮、中性点和倒车档），并根据油泵压力分别对触发光、部分填充和全负荷转移策略进行了分析，从而得出齿轮的输出理论。移位逻辑模块采用两个并行状态图：换挡位移状态图和档位控制状态图。在状态图中，我们定义了升档和降档两个状态转换作为换挡的条件。档位控制状态图由三个状态组成：稳定状态、升档和降档。当档位控制状态图被激活时，稳定状态被无条件激活，然后确定状态条件进行换挡。如果被建立，升档或降档的状态被激活。相反，则保持稳定状态。因此，有必要决定是改变还是保持当前的档位状态。
3.2模糊修正模块
针对叉车自动变速箱坡道控制发展的瓶颈，本文采用模糊控制策略对基本的输出变速杆控制模型进行修改，以基本位移控制模块和输出齿轮覆盖理论为基础，对修正系数进行叠加处理，以得到实际的齿轮。在实际驾驶过程中，在进入坡道前，油门会迅速减速，车辆将会迅速地更换为一档。本文阐述了模糊距离校正模块对齿轮的坡度角理论、制动踏板的开口和加速度作为输入，以阻挡修正因子作为输出，构成了4个输入单输出模糊校正模型。本文将模糊规则运算结果与基本位移控制模型中的理论挡板信号输出叠加在一起。反模糊隶属函数由高斯型函数表示。输入参数由模糊规则处理后，可根据叉车的运行状态进行调整。斜率条件：1）加速度为NB；2）加速任意值，斜坡为PM-，PM+或PB。只要它满足任何一个，它就是斜率工作条件，它将被迫改变为1档，其余的情况将保持不变。
3.3电磁阀模块
本文根据实际的输出范围建立电子阀模块，根据逻辑对相应的电磁阀电磁阀供电，改变液压回路和回路液压系统，执行机构动作，实现自动变速。
4快速原型试验
自动变速箱控制系统的快速原型测试是在线验证控制系统模型的正确性，其次是在线调整换向点以获得最佳动态性能。
4.1快速原型试验流程
该控制模型由PC编译并下载到dSPACE中，并将solenoid驱动程序下载到电磁阀驱动电路中。DSPACE信号操作控制系统基于真正的叉车采集的信号，把电磁阀控制信号输入到电磁阀驱动电路，在电磁阀驱动程序的基础上预先存储DSPACE控制信号，向叉车上输入电磁阀动作信号，电磁阀接收到控制信号后，执行机构作出相应的动作，实现自动换档。这样就完成了快速原型测试。
4.2快速原型试验仿真结果分析
快速成型的整个过程被分为两部分来验证控制策略的可行性。首先，叉车在平坦的路上行驶，第二是叉车在斜坡上行驶。在实验中，采用ControlDesk测试平台进行仿真测试。所收集的数据主要包括油门、速度、挡板、油泵压力和刹车踏板的开启。试验结果分析：直路面驱动试验的起动、加速、稳定驱动、滑动和制动过程。车辆从一档开始运行，连续的移动到4档结束。在制动过程中，从4档减少到1档，中间没有循环换挡的过程。根据油泵的压力的差异，两个条件转变点不同，油泵压力约为20 mpa，叉车是在满载情况下，相对于空载条件下，车辆高转矩运行时间推迟，延长叉车在高转矩运行时间，使叉车有一个更好的动态性能。当叉车条件满足坡度条件时，对位移模型输出的理论挡板进行了修正，车辆被迫为1档运行。例如，车辆在24秒处于爬升状态，移位策略输出的理论位置为2档，但在修正模糊校正策略后，它始终保持在1档的位置。从以上分析可以看出，当叉车在爬坡时，模糊校正策略输出的挡板始终保持1档，以避免坡道上的叉车移位，导致坡度。本文对叉车爬升的模糊校正策略是正确的。
5结束语
本文介绍了基于油泵压力档位修正策略的叉车发动机和液力变矩器匹配的性能，并采用模糊控制策略对汽车发动机的工作状态进行了修正。最后，利用dSPACE对整个控制系统进行了快速原型测试。试验结果表明，所建立的控制系统模型是正确的，能够实现自动换挡的良好效果。
参考文献：
[1]常绿.基于实时工况的装载机智能换挡规律[J].农业工程学报，2020，25（3）：69—73.
[2]陈亚辉.基于模糊控制的工程车辆自动变速系统研究[D].西安：长安大学，2020，04.
[3]张志义，赵丁选，陈宁.工程车辆模糊自动换挡策略研究[J].农业机械学报，2020，36（10）：26－29.
[4]国香恩，李艳.工程车辆动态换挡规律研究[J].武汉理工学学报：交通科学与工程版，2009，33（5）：839－842.